FR3107117A1 - Méthode de mesure de la géométrie d’un vitrage - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne une méthode, mise en œuvre par ordinateur, de mesure de la géométrie tridimensionnelle d’un vitrage à base de verre minéral pendant ou juste après une opération de mise en forme en température. La méthode met en œuvre des traitements et calculs numériques, fondés sur les principes de la stéréo-corrélation, d’images numériques d’un motif lumineux aléatoire projeté sur la surface d’un vitrage transparent. Elle permet notamment de déterminer la forme ou la géométrie tridimensionnelle d’un vitrage transparent dont la surface ne pas être totalement opacifiée et/ou qui rayonne sous l’effet de la température.
Description
L’invention concerne une méthode de mesure de la géométrie tridimensionnelle d’un vitrage à base de verre minéral pendant ou juste après une opération de mise en forme en température. En particulier, elle permet la mesure de la géométrie tridimensionnelle du vitrage directement dans ou en sortie d’un four utilisé pour l’opération de mise en forme.
Les systèmes intelligents d’assistance à la conduite (ADAS «advanced driver assistance system») équipent de plus en plus de véhicules de transport, notamment de véhicules automobiles. Entre autres fonctionnalités, ces systèmes embarqués peuvent fournir en temps réel des informations sur l’état du trafic routier et/ou sur l’état des équipements et des éléments mécaniques et/ou électriques du véhicule, évaluer l’état de fatigue ou de distraction du conducteur, détecter et anticiper d’éventuelles menaces de l’environnement extérieur du véhicule, ou encore aider le conducteur à réaliser certaines manœuvres difficiles comme le dépassement d’autres véhicules ou le stationnement.
Pour fonctionner ces systèmes intègrent de nombreux dispositifs ou capteurs permettant de collecter des données sur le conducteur, le véhicule et/ou sur leur environnement. Certains systèmes, comme par exemple les systèmes d’aide au stationnement, les systèmes de conduite autonome ou encore les systèmes d’anticipation des collisions, mettent en œuvre un ou plusieurs dispositifs optiques d’acquisition d’images ou des dispositifs de mesure de l’environnement extérieur du véhicule. Ces dispositifs sont généralement disposés dans l’enceinte du véhicule, derrière l’un des vitrages dudit véhicule, ledit vitrage ayant alors généralement une fonction protectrice pour ce dispositif. Ils peuvent aussi être directement incorporés dans le vitrage, par exemple entre deux feuilles de verre d’un vitrage feuilleté dont l’une est munie d’une cavité pour l’accueillir.
Le vitrage peut être un des quelconques vitrages usuels du véhicule: parebrise, lunette arrière, vitrages latéraux. Le plus souvent les dispositifs optiques sont disposés derrière le parebrise afin d’acquérir des informations de l’avant du véhicule.
Afin que les systèmes intelligents embarqués qui mettent en œuvre des dispositifs optiques d’enregistrement ou des dispositifs de mesure disposés derrière les vitrages puissent fonctionner de manière optimale, il est nécessaire que les données acquises par lesdits dispositifs optiques soient fiables, notamment libres de tout artefact optique. Aussi, lesdits vitrages doivent-ils présenter une qualité optique suffisante afin d’éviter les défauts et/ou aberrations optiques comme des aberrations de sphéricité, de chromatisme, d’astigmatisme, de coma.
D’autre part, les vitrages de véhicule, en particulier les parebrises, peuvent également être utilisés comme des écrans de projection transparents afin de superposer un affichage d’informations, notamment d’informations provenant des systèmes intelligents embarqués, dans le champ de vision d’un opérateur sur un environnement qu’il observe au travers de ces écrans. Dans les véhicules, ces vitrages sont notamment connus sous la forme de collimateurs tête haute (HUD or Head-Up Display) qui permettent au conducteur de visualiser des informations cognitives telles que, par exemple, la vitesse du véhicule ou les directions d’un itinéraire à suivre, directement sur un parebrise, sans avoir à le quitter des yeux. Pour le confort du conducteur et afin d’éviter une superposition incongrue des informations cognitives avec l’environnement observé, il est nécessaire que leur affichage ne soit pas optiquement déformé, décalé ou dévié. Les vitrages doivent être dépourvus de défauts et/ou d’aberrations optiques susceptibles d’engendrer de tels défauts et/ou aberrations.
La fabrication des vitrages dans le domaine des moyens de transport comme les véhicules automobiles, en particulier les parebrises de véhicules automobiles, comprend généralement une étape de mise en forme de feuilles de verre minérale afin de leur conférer une certaine courbure. Cette courbure, dont les rayons de courbure peuvent varier tout le long de la surface de la feuille de verre, est nécessaire afin que le vitrage formé par les feuilles de verre soit apte à être fixé ou inséré sur ou dans l'armature du véhicule. Cela participe, entre autres, à l’esthétique générale recherchée par le constructeur de véhicule, aux performances mécaniques, thermiques et acoustiques des zones de fixation et d’insertion du vitrage dans l'armature ainsi qu’aux performances optiques du vitrage selon qu’il est utilisé comme parebrise ou vitrage latéral.
La courbure est conférée aux feuilles de verre du vitrage avant leur assemblage pour former le vitrage final. Il est connu d’utiliser des procédés de bombage permettant la mise en forme simultanée des feuilles de verre du vitrage car les feuilles de verre présentent ainsi exactement les mêmes courbures. Dans le cas des vitrages feuilleté pour parebrise, deux feuilles de verre sont posées l'une sur l'autre et sont supportées le long de leurs parties d'extrémités marginales d'une façon sensiblement horizontale par un cadre ou squelette ayant le profil définitif du vitrage après assemblage. Les deux feuilles de verre sont ensuite introduites dans un four de bombage, et l’opération de mise en forme est réalisée à une température dite de formage à laquelle le verre est apte à être déformé plastiquement. Pour les vitrages à base de verre minéral silico-sodo-calcique, la température de formage est généralement comprise entre 400°C et 650°C.
Des procédés de mise en forme similaires sont utilisés pour la mise en forme des autres vitrages usuels du véhicule: parebrise, lunette arrière, vitrages latéraux.
Il existe de nombreuses méthodes optiques qui permettent de mesurer la forme ou la géométrie tridimensionnelle d’un vitrage transparent à base d’un verre minéral. Dans ces méthodes, en raison de la transparence du vitrage, il est généralement nécessaire de rendre la surface du vitrage complètement opaque la surface du vitrage. Sans cette opacification, il est difficile de discerner le vitrage du reste de l’environnement à l’aide du dispositif optique.
En conséquence, la plupart de ces méthodes sont fondées sur la projection et l’observation d’une succession de motifs périodiques, notamment à l’aide de mires, telles que des franges ou des grilles, sur la surface du vitrage. Un traitement numérique des images permet ensuite de calculer les décalages de phase entre les motifs, ces décalages étant corrélés aux variations de courbure et de forme du vitrage.
Toutefois, ces méthodes ne sont pas adaptées à une mesure sur des vitrages transparents dont la surface ne peut être opacifiée complétement. En outre, la température provoque leur rayonnement, notamment en sortie dans ou en sortie du four utilisé dans le procédé de mise en forme. Il est en effet particulièrement difficile de détecter des anomalies optiques lorsque les feuilles de verre rayonnent car, les dispositifs optiques étant partiellement ou totalement aveuglés par le rayonnement, les images ne présentent plus une qualité suffisante pour la mesure des décalages de phase entre des motifs périodiques.
Actuellement, les défauts et/ou aberrations optiques liés à la courbure ou la forme du vitrage ne sont donc généralement détectés que lors du contrôle de la qualité optique après que les feuilles de verre du vitrage aient refroidi. Pendant le temps de latence entre le moment où le défaut est généré et le moment où il est détecté, la production du verre n’est pas arrêtée, et le verre produit pendant cette période ne peut être ni vendu au client ni utilisé en raison de la présence des défauts et/ou aberrations. Il s’agit donc d’une double perte matérielle et financière pour le fabriquant. Il est donc souhaitable de détecter la présence des défauts et/ou aberration le plus tôt possible afin de pouvoir agir rapidement sur le procédé de mise en forme de manière à en supprimer la source et ainsi diminuer les pertes de verre.
La présente invention résout ces problèmes. Elle concerne une méthode, mise en œuvre par ordinateur, de détermination de la géométrie tridimensionnelle d’un vitrage transparent à base d’un verre minéral. Elle se rapporte également à un procédé de mesure de la géométrie tridimensionnelle d’un vitrage transparent à base de verre minéral et à un système pour la mise en œuvre de ce procédé.
Afin de faciliter la compréhension de la présente invention, elle est maintenant décrite et illustrée en référence aux éléments des dessins suivants dans leurs différentes vues.
Comme illustré sur la figure 1, l’invention concerne une méthode 1000, mise en œuvre par ordinateur, de détermination de la géométrie tridimensionnelle d’un vitrage transparent à base d’un verre minéral, ladite méthode utilisant en données d’entrée I1001 et I1002:
- un modèle numérique de référence MOD-R de la géométrie tridimensionnelle du vitrage, et
- au moins deux images numériques IM-1 et IM-2 d’un motif lumineux aléatoire projeté sur la surface du vitrage, lesdites images représentant ledit motif selon deux angles d’observation différents par rapport à une normale à la surface du vitrage;
ladite méthode fournissant, en donnée de sortie O1001, un modèle numérique MOD-R’ de la géométrie tridimensionnelle dudit vitrage;
ladite méthode comprenant :
(a) une étape S1001 d’ancrage ANCR du modèle numérique de référence MOD-R sur l’une des images numériques IM-1 et IM-2 à l’aide d’au moins trois points d’ancrage(cette étape fournit en donnée de sortie D1001 un modèle numérique noté MOD-A qui est utilisé comme donnée d’entrée de l’étape S1002);
(b) une étape S1002 de calcul, à partir du modèle numérique de référence MOD-R de deux images numériques virtuelles IM-V1 et IM-V2 du vitrage selon les deux mêmes angles d’observation que ceux des deux images numériques IM-1 et IM-2 fournies en données d’entrée I1002 (cette étape fournit en donnée de sortie D1002 deux images numériques virtuelles IM-V1 et IM-V2 qui sont utilisés comme donnée d’entrée de l’étape S1003) ;
(c) une étape S1003 de calcul des résidus C-RES correspondant aux différences entre les images virtuelles obtenues à l’étape (b) et les images numériques IM-1 et IM-2 fournies en données d’entrée I1002(cette étape fournit en donnée de sortie D1003 les résidus RES qui sont utilisés comme données d’entrée de l’étape S1004);
(d) une étape d’itération S1004 des étapes (b) et (c), chaque itération comprenant une étape de calcul C-MOD d’un modèle numérique modifié MOD-R’ à partir d’un modèle numérique modifié antérieur MOD-R’, fourni en tant que donnée d’entrée D1004 à ladite étape (d), de manière à minimiser les valeurs des résidus RES jusqu’à ce qu’elles soient sous une valeur seuil σ préalablement définie (à chaque itération S1004 l’étape de calcul C-MOD fournit en donnée de sortie D1004 un modèle numérique qui est utilisé rétroactivement comme donnée d’entrée de l’étape S1002), le modèle numérique modifié MOD-R’ correspondant alors à la donnée de sortie O1001.
- un modèle numérique de référence MOD-R de la géométrie tridimensionnelle du vitrage, et
- au moins deux images numériques IM-1 et IM-2 d’un motif lumineux aléatoire projeté sur la surface du vitrage, lesdites images représentant ledit motif selon deux angles d’observation différents par rapport à une normale à la surface du vitrage;
ladite méthode fournissant, en donnée de sortie O1001, un modèle numérique MOD-R’ de la géométrie tridimensionnelle dudit vitrage;
ladite méthode comprenant :
(a) une étape S1001 d’ancrage ANCR du modèle numérique de référence MOD-R sur l’une des images numériques IM-1 et IM-2 à l’aide d’au moins trois points d’ancrage(cette étape fournit en donnée de sortie D1001 un modèle numérique noté MOD-A qui est utilisé comme donnée d’entrée de l’étape S1002);
(b) une étape S1002 de calcul, à partir du modèle numérique de référence MOD-R de deux images numériques virtuelles IM-V1 et IM-V2 du vitrage selon les deux mêmes angles d’observation que ceux des deux images numériques IM-1 et IM-2 fournies en données d’entrée I1002 (cette étape fournit en donnée de sortie D1002 deux images numériques virtuelles IM-V1 et IM-V2 qui sont utilisés comme donnée d’entrée de l’étape S1003) ;
(c) une étape S1003 de calcul des résidus C-RES correspondant aux différences entre les images virtuelles obtenues à l’étape (b) et les images numériques IM-1 et IM-2 fournies en données d’entrée I1002(cette étape fournit en donnée de sortie D1003 les résidus RES qui sont utilisés comme données d’entrée de l’étape S1004);
(d) une étape d’itération S1004 des étapes (b) et (c), chaque itération comprenant une étape de calcul C-MOD d’un modèle numérique modifié MOD-R’ à partir d’un modèle numérique modifié antérieur MOD-R’, fourni en tant que donnée d’entrée D1004 à ladite étape (d), de manière à minimiser les valeurs des résidus RES jusqu’à ce qu’elles soient sous une valeur seuil σ préalablement définie (à chaque itération S1004 l’étape de calcul C-MOD fournit en donnée de sortie D1004 un modèle numérique qui est utilisé rétroactivement comme donnée d’entrée de l’étape S1002), le modèle numérique modifié MOD-R’ correspondant alors à la donnée de sortie O1001.
Les étapes de calcul C-IM, C-RES et C-MOD de la méthode selon l’invention se fondent sur les principes mathématiques des méthodes de stéréo-corrélation d’images numériques. Ces méthodes permettent de déterminer les variations de forme d’un objet par calcul du déplacement de cet objet à partir d’un traitement d’images numériques de cet objet selon différents angles d’observation. Des exemples détaillés d’implémentation algorithmique des étapes (b) à (d) de la méthode selon l’invention sont décrits dans les articles de Dufour et al., Shape measurement using CAD-based stereo-DIC, Advancement of Optical Methods in Experimental Mechanics, 2014, 3:333-338, et Beaubier et al., CAD-based calibration and shape measurement with Stereo-DIC, Experimental Mechanics, 2014, 54[3]:329-341.
Il a été constaté de manière surprenante que la mise en œuvre de ces étapes sur des images numériques d’un motif lumineux aléatoire projeté sur la surface d’un vitrage transparent, lesdites images représentant ledit motif selon deux angles d’observation différents, permettait de déterminer la forme ou la géométrie tridimensionnelle d’un vitrage transparent dont la surface ne pas être totalement opacifiée et/ouqui rayonne sous l’effet de la température.
La méthode selon l’invention détermine directement la forme du vitrage à partir de la modélisation itérative d’images numériques virtuelles d’abord fondées sur un modèle numérique de référence puis comparées à des images numériques réelles du vitrage. Cela a pour avantage que la méthode selon l’invention permet de déterminer la forme ou géométrie tridimensionnelle du vitrage même si la surface du vitrage ne peut pas être complètement opacifiée.
Au contraire, les méthodes indirectes fondées sur le calcul de déphasage entre des motifs périodiques successifs nécessitent une opacification complète pour permettre une mesure de la forme complète du vitrage.
Aussi, dans la méthode selon l’invention, l’utilisation d’un motif lumineux aléatoire, qui permet à une opacification partielle de la surface est-elle suffisante pour permettre la détermination de la forme et géométrie tridimensionnelle d’un vitrage.
D’autre part, le motif lumineux aléatoire permet d’obtenir en une seule acquisition une image numérique qui fournit en elle-même une quantité importante d’information spectrale dans toutes les directions du plan de la surface du vitrage. Au contraire, les méthodes indirectes fondées sur l’utilisation de motifs périodiques, il faut autant d’images que de motifs car chaque motif ne permet d’obtenir qu’une seule information spectrale dans une seule direction. L’utilisation d’un seul motif suffit là où les méthodes indirectes requièrent l’utilisation d’une succession d’une pluralité de motifs périodiques. L’acquisition des images numériques à fournir comme données d’entrée à la méthode selon l’invention est donc simplifiée.
Pour ces raisons, la méthode selon l’invention est particulièrement efficace pour la détermination de la forme et géométrie tridimensionnelle d’un vitrage dont la surface ne peut pas être complètement opacifiée.
Un autre avantage est que la méthode selon l’invention ne requiert pas une qualité d’images numériques du motif aussi élevée que celle requise par les méthodes indirectes, puisqu’aucun calcul de décalage de phase n’est effectué. Ainsi, grâce notamment au motif lumineux aléatoire, les images numériques, lorsqu’elles sont utilisées conformément à l’invention, présentent une qualité suffisante pour déterminer la géométrie du vitrage, même si le rayonnement du vitrage sous l’effet de la température est susceptible d’aveugler partiellement le dispositif optique utilisé pour l’acquisition desdites images.
La valeur seuil σ préalablement définie dépend de la précision et de la vitesse de convergence recherchées pour l’obtention du modèle numérique modifié MOD-R’ correspondant alors à la donnée de sortie O1001. Elle est définie selon la complexité de la forme ou de la géométrie tridimensionnelle du vitrage.
Dans un mode de réalisation de l’invention, le motif lumineux est formé de points lumineux répartis aléatoirement sur la surface du vitrage et présente une distribution aléatoire en taille et en densité lumineuse. Ce mode de réalisation est avantageux en ce qu’il permet à la fois une opacification partielle de la surface et l’obtention d’images numériques de la surface avec une qualité optimale pour l’exécution des étapes de calcul de la méthode selon l’invention. D’autre part, il peut facilement être mise en œuvre dans les procédés de bombage courants dans lesquels une matière pulvérulente est dispersée entre les surfaces de plusieurs feuilles de verre empilées et mises en forme simultanément.
La méthode selon l’invention a été développée dans le contexte d’une mesure de la forme ou de la géométrie tridimensionnelle de vitrages transparents dont la température provoque leur rayonnement. Cependant, elle convient également pour la mesure de la forme ou de la géométrie tridimensionnelle de tout vitrage transparent quelle que soit sa température, notamment aussi à tout vitrage transparent dont la température n’en provoque pas le rayonnement.
Le modèle numérique de référence de la géométrie tridimensionnelle du vitrage utilisé en données d’entrée, est un modèle virtuel tridimensionnel du vitrage présentant la forme ou la géométrie spatiale recherchée pour ce vitrage lors de sa mise en forme. Ce modèle est modèle tridimensionnel. Il peut être notamment un modèle établi dans le cadre d’une conception assistée par ordinateur (CAO).
Dans l’étape (a) d’ancrage du modèle numérique de référence sur l’une des images numériques à l’aide d’au moins trois points d’ancrage, il s’agit de faire coïncider manuellement ou automatiquement des points spatiaux ou des zones spatiales du vitrage du modèle numérique de référence avec des points spatiaux ou des zones spatiales correspondants du vitrage de ladite image numérique. Cette étape a une fonction de calibration par la fixation des contraintes de géométrique permettant la convergence de la méthode vers un résultat de précision satisfaisante.
Les points spatiaux ou zones spatiales de correspondance peuvent avantageusement être des invariants géométriques qui sont peu ou non susceptibles d’être affectés par une variation de la géométrie ou de la forme du vitrage. Ces invariants peuvent par exemple être des bords, des coins ou des angles du vitrage.
Selon l’invention, l’ancrage de l’étape (a) est réalisé à l’aide de trois points d’ancrage. Trois points d’ancrage sont généralement suffisants pour obtenir une convergence cohérente et une précision satisfaisante de la méthode. Si le vitrage présente une forme ou une géométrie originale ou particulière, ou si une meilleure convergence et/ou précision est recherchée, le nombre de points d’ancrage peut être plus élevé. En particulier, il peut être de quatre, de cinq voire six.
La méthode selon l’invention utilise en données d’entrée au moins deux images numériques d’un motif lumineux aléatoire projeté sur la surface du vitrage, lesdites images représentant ledit motif selon deux angles d’observation différents. Autrement dit, la méthode selon l’invention peut être mise en œuvre immédiatement ou ultérieurement sur les images après leur acquisition, indépendamment du ou des dispositifs optiques numériques utilisés pour les acquérir. Cela a notamment pour avantage de permettre une mise en œuvre centralisée de la méthode sur un système informatique central auquel sont reliées plusieurs lignes de production dans lesquelles des dispositifs optiques numériques adaptés à l’acquisition de telles images sont prévus. En particulier, la méthode peut être adaptée pour l’infonuage («cloud computing»).
A cet effet, l’invention a également pour objet un programme d’ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes de la méthode de l’invention. Tout type de langage de programmation compilé vers une forme binaire ou directement interprété peut être utilisé pour implémenter les étapes du procédé par une suite d’instructions arithmétiques ou logiques exécutables par un ordinateur ou tout système de traitement de l’information programmable. Le programme informatique peut faire partie d’un logiciel, c’est-à-dire d’un ensemble d’instructions exécutables et/ou d’un ou plusieurs jeux de données ou de bases de données.
Tout ou partie du programme informatique peut être stocké sur un support d’enregistrement déchiffrable par ordinateur. L’invention a également trait à un support de stockage déchiffrable par ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes de la méthode de l’invention. De préférence, ce support de stockage est une mémoire informatique non volatile ou rémanente, par exemple une mémoire de masse magnétique ou à semi-conducteur (solid state drive, flash memory). Il peut être amovible ou intégré à l’ordinateur qui en déchiffre le contenu et en exécute les instructions.
Le support de stockage peut aussi être intégré à un ordinateur, appelé « serveur », différent de celui qui exécute les instructions, appelé le « client ». Pour exécuter les instructions contenues dans le support de stockage, l’ordinateur « client » peut accéder à l’espace mémoire de l’ordinateur « serveur » par un moyen de télécommunication physique et/ou aérien adapté. L’ordinateur « serveur » peut aussi déchiffrer le support de stockage sur lequel est stocké le programme d’ordinateur et communiquer les instructions sous forme binaire à l’ordinateur « client » par tout moyen de télécommunication.
Il peut aussi être avantageux que le support de stockage soit un support amovible ou accessible à distance par un moyen de télécommunication de manière à faciliter sa diffusion dans tous les lieux où la méthode de l’invention est susceptible d’être utilisée.
Le programme d’ordinateur et/ou le support de stockage selon l’invention peuvent être avantageusement faire partie ou mis en œuvre dans une architecture mettant à disposition des ressources informatiques à la demande, telle qu’un infonuage («cloud computing»). Un telle permet de centraliser le déploiement, la mise à jour et l’allocation des ressources informatiques dans tous les lieux où la méthode de l’invention est susceptible d’être utilisée. La diffusion et l’utilisation sont ainsi facilitées.
Comme illustré sur les figure 2 et 3, la présente invention a également pour objet un procédé 2000, 3000 de mesure de la géométrie tridimensionnelle d’un vitrage 2001 transparent à base de verre minéral, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
(a) la projection 2002, 3001 d’un motif lumineux aléatoire 2003 sur la surface du vitrage 2001 ;
(b) l’acquisition simultanée et indépendante d’au moins deux images numériques IM-1, IM-2 dudit motif 2003 par deux dispositifs optiques numériques 2004a, 2004b orientés selon deux angles d’acquisition différents par rapport à une normale (N) du vitrage 2001 ;
(c) la détermination de la géométrie tridimensionnelle du vitrage 2001 à l’aide d’une méthode, mise en œuvre par ordinateur 2005, de détermination de la géométrie tridimensionnelle d’un vitrage 2001 transparent à base d’un verre minéral telle que décrite précédemment et dans laquelle les images numériques IM-1, IM-2 acquises à l’étape (b) sont fournies en données d’entrée I1001, I1002.
(a) la projection 2002, 3001 d’un motif lumineux aléatoire 2003 sur la surface du vitrage 2001 ;
(b) l’acquisition simultanée et indépendante d’au moins deux images numériques IM-1, IM-2 dudit motif 2003 par deux dispositifs optiques numériques 2004a, 2004b orientés selon deux angles d’acquisition différents par rapport à une normale (N) du vitrage 2001 ;
(c) la détermination de la géométrie tridimensionnelle du vitrage 2001 à l’aide d’une méthode, mise en œuvre par ordinateur 2005, de détermination de la géométrie tridimensionnelle d’un vitrage 2001 transparent à base d’un verre minéral telle que décrite précédemment et dans laquelle les images numériques IM-1, IM-2 acquises à l’étape (b) sont fournies en données d’entrée I1001, I1002.
L’étape (a) de projection 2002, 3001 du motif lumineux aléatoire 2003 sur la surface du vitrage 2001 peut être réalisée à l’aide de tout dispositif de projection adapté. La projection peut être réalisé en réflexion 2002 ou en transmission 3001.
Le motif lumineux aléatoire 2003 peut être avantageusement formé de points lumineux répartis aléatoirement sur la surface du vitrage 2001 et présenter une distribution aléatoire en taille et en densité lumineuse. Ce mode de réalisation est avantageux en ce qu’il permet à la fois une opacification partielle de la surface et l’obtention d’images numériques de la surface de qualité optimale pour l’exécution des étapes de calcul de la méthode selon l’invention.
Le procédé de mesure selon l’invention est avantageux en ce qu’il permet de déterminer la forme ou la géométrie tridimensionnelle d’un vitrage transparentqui rayonne sous l’effet de la température. Il convient notamment pour un vitrage dont la température est telle que la longueur d’onde correspondant au maximum de sa radiance est comprise entre 2 µm et 6 µm.
En particulier, il convient aux vitrages dans le domaine automobile, tels que parebrises ou lunettes latérales ou arrières. Ces vitrages sont à base de verre minéral silico-sodo-calcique, lors de leur mis en forme, la température du vitrage est comprise entre 300°C et 1000°C, en particulier entre 400°C et 650°C, selon la composition du verre.
La température du vitrage ou du four dans lequel il est mis en forme peut être telle que l’atmosphère ambiante est animée de mouvements de convection. Dans certains cas, ces mouvements de convection sont susceptibles d’altérer l’acquisition des images numériques du motif lumineux. En particulier, la qualité des images numérique peut être dégradée par l’apparition d’artefacts de mouvement du motif.
Les dispositifs optiques numériques 2004a, 2004b peuvent être alors avantageusement munis de filtres à densité neutre, la densité étant comprise entre 2 et 400, de préférence entre 8 et 64. Ces filtres permettent de réduire l’effet des mouvements de convection de l’atmosphère ambiante sur la qualité des images numériques acquises par les dispositifs optiques numérique. Par filtre à densité neutre, il est entendu un filtre optique qui absorbe de manière uniforme les rayonnements électromagnétiques d’un spectre électromagnétique, notamment le spectre visible, quelle que soit la longueur d’onde des rayonnements de ce spectre.
Selon la composition du verre minéral formant le vitrage, la température du vitrage peut également être telle que l’intensité de son rayonnement, notamment dans le spectre visible, peut provoquer la saturation des composants électroniques photosensibles des dispositifs optiques numériques. Par exemple, pour les vitrages à base de verre minéral silico-sodo-calcique, la saturation peut apparaître lorsque leur température est aux alentours de 700-800°C. La projection 2002, 3001 du motif lumineux aléatoire 2003 et l’acquisition des images peuvent être alors avantageusement réalisés dans un domaine de longueurs d’onde du spectre électromagnétique compris entre 435 nm et 530 nm, en particulier entre 465 nm et 490 nm. Le rayonnement d’un vitrage à base de verre minéral est généralement réduit dans ce domaine du spectre électromagnétique.
Afin de former un motif lumineux aléatoire, le procédé selon l’invention peut avantageusement comprendre avant l’étape (a), une étape de dispersion d’une matière pulvérulente, et la projection 2002, 3001 du motif lumineux aléatoire 2003 à l’étape (a) peut être réalisée par un éclairage en lumière visible d’une matière pulvérulente dispersée sur la surface du vitrage. Ce mode de réalisation peut notamment être mise en œuvre dans les procédés de bombage courants dans lesquels une matière pulvérulente, également appelée poudre intercalaire, est dispersée entre les surfaces de plusieurs feuilles de verre empilées et mises en forme simultanément. Cette poudre intercalaire est généralement à base de carbonates de magnésium et/ou calcium.
L’éclairage de la matière pulvérulente peut être réalisée de deux façons différentes, en transmission ou en en réflexion selon un angle de projection compris entre 35° et 55°, en particulier entre 40° et 50°, de préférence avec un angle de projection de 45° par rapport à une normale à la surface du vitrage. Un éclairage en en réflexion selon un angle de projection compris entre 35° et 55°, en particulier entre 40° et 50°, de préférence avec un angle de projection de 45°, peut être préféré en ce qu’il permet de limiter la réflexion spéculaire vers les dispositifs optiques numériques pour l’acquisition des images numériques du motif lumineux aléatoire.
Lorsque, selon la composition du verre minéral formant le vitrage, la température du vitrage est telle que l’intensité de son rayonnement, notamment dans le spectre visible, peut provoquer la saturation des composants électroniques photosensibles des dispositifs optiques numériques, l’éclairage peut être avantageusement réalisé dans un domaine de longueurs d’onde du spectre électromagnétique compris entre 435 nm et 530 nm.
Dans un mode de réalisation du procédé de l’invention, un arrière-plan absorbant 2006 du spectre visible peut être avantageusement placé derrière le vitrage du côté opposé à celui de dispositifs optiques numériques. L’arrière-plan absorbant permet d’améliorer le contraste entre le motif lumineux aléatoire projeté sur la surface du vitrage et l’environnement du vitrage. La qualité des images numériques acquises peut être ainsi améliorée.
Le procédé selon l’invention est avantageux pour déterminer la géométrie tridimensionnelle d’un vitrage transparent à base de verre minéral. Il est notamment adapté pour la mesure de la géométrie tridimensionnelle d’un vitrage bombé ou incurvé. Ce type de forme est très utilisé pour les vitrages du domaine automobile, notamment pour les parebrises.
Un système 2000, 3000 pour la mise en œuvre d’un procédé de mesure conformément à l’invention peut comprendre:
- un projecteur 2002, 3002 configuré pour projeter un motif lumineux aléatoire 2003 sur un vitrage 2001 à base de verre minéral transparent;
- aux moins deux dispositifs optiques numériques 2004a, 2004b orientés selon deux angles d’acquisition différents par rapport à une normale (N) à la surface du vitrage, configurés pour l’acquisition simultanée et indépendante d’au moins deux images numériques IM-1, IM-2 du motif lumineux aléatoire 2003;
- une unité de traitement 2005 de données pour la détermination de la géométrie tridimensionnelle d’un vitrage 2001 à base d’un verre minéral transparent, ladite unité de traitement 2005 utilisant, en données d’entrée I1001 et I1102 , un modèle numérique de référence MOD-R de la géométrie tridimensionnelle du vitrage, et les images numériques IM-1 et IM-2 acquises par les dispositifs optiques numériques 2004a, 2004b, et fournissant, en donnée de sortie O1001, un modèle numérique MOD-R’ de la géométrie tridimensionnelle du vitrage 2001;
ladite unité de traitement de données comprenant des moyens pour la mise en œuvre d’une méthode 1000 comprenant des étapes suivantes:
(a) une étape S1001 d’ancrage ANCR du modèle numérique de référence MOD-R sur l’une des images numériques IM-1 et IM-2 à l’aide d’au moins trois points d’ancrage(cette étape fournit en donnée de sortie D1001 un modèle numérique noté MOD-A qui utilisé comme donnée d’entrée de l’étape S1002);
(b) une étape S1002 de calcul, à partir du modèle numérique de référence MOD-R de deux images numériques virtuelles IM-V1 et IM-V2 du vitrage selon les deux mêmes angles d’observation que ceux des deux images numériques IM-1 et IM-2 fournies en données d’entrée I1002 (cette étape fournit en donnée de sortie D1002 deux images numériques virtuelles IM-V1 et IM-V2 qui sont utilisés comme donnée d’entrée de l’étape S1003) ;
(c) une étape (S1003) de calcul des résidus (C-RES) correspondant aux différences entre les images virtuelles obtenues à l’étape (b) et les images numériques (IM-1, IM-2) fournies en données d’entrée (I1002)(cette étape fournit en donnée de sortie D1003 les résidus RES qui sont utilisés comme données d’entrée de l’étape S1004);
(d) une étape d’itération S1004 des étapes (b) et (c), chaque itération comprenant une étape de calcul C-MOD d’un modèle numérique modifié MOD-R’ à partir d’un modèle numérique modifié antérieur MOD-R’, fourni en tant que donnée d’entrée D1004 à ladite étape (d), de manière à minimiser les valeurs des résidus RES jusqu’à ce qu’elles soient sous une valeur seuil σ préalablement définie (à chaque itération S1004 l’étape de calcul C-MOD fournit en donnée de sortie D1004 un modèle numérique qui est utilisé rétroactivement comme donnée d’entrée de l’étape S1002), le modèle numérique modifié MOD-R’ correspondant alors à la donnée de sortie O1001.
- un projecteur 2002, 3002 configuré pour projeter un motif lumineux aléatoire 2003 sur un vitrage 2001 à base de verre minéral transparent;
- aux moins deux dispositifs optiques numériques 2004a, 2004b orientés selon deux angles d’acquisition différents par rapport à une normale (N) à la surface du vitrage, configurés pour l’acquisition simultanée et indépendante d’au moins deux images numériques IM-1, IM-2 du motif lumineux aléatoire 2003;
- une unité de traitement 2005 de données pour la détermination de la géométrie tridimensionnelle d’un vitrage 2001 à base d’un verre minéral transparent, ladite unité de traitement 2005 utilisant, en données d’entrée I1001 et I1102 , un modèle numérique de référence MOD-R de la géométrie tridimensionnelle du vitrage, et les images numériques IM-1 et IM-2 acquises par les dispositifs optiques numériques 2004a, 2004b, et fournissant, en donnée de sortie O1001, un modèle numérique MOD-R’ de la géométrie tridimensionnelle du vitrage 2001;
ladite unité de traitement de données comprenant des moyens pour la mise en œuvre d’une méthode 1000 comprenant des étapes suivantes:
(a) une étape S1001 d’ancrage ANCR du modèle numérique de référence MOD-R sur l’une des images numériques IM-1 et IM-2 à l’aide d’au moins trois points d’ancrage(cette étape fournit en donnée de sortie D1001 un modèle numérique noté MOD-A qui utilisé comme donnée d’entrée de l’étape S1002);
(b) une étape S1002 de calcul, à partir du modèle numérique de référence MOD-R de deux images numériques virtuelles IM-V1 et IM-V2 du vitrage selon les deux mêmes angles d’observation que ceux des deux images numériques IM-1 et IM-2 fournies en données d’entrée I1002 (cette étape fournit en donnée de sortie D1002 deux images numériques virtuelles IM-V1 et IM-V2 qui sont utilisés comme donnée d’entrée de l’étape S1003) ;
(c) une étape (S1003) de calcul des résidus (C-RES) correspondant aux différences entre les images virtuelles obtenues à l’étape (b) et les images numériques (IM-1, IM-2) fournies en données d’entrée (I1002)(cette étape fournit en donnée de sortie D1003 les résidus RES qui sont utilisés comme données d’entrée de l’étape S1004);
(d) une étape d’itération S1004 des étapes (b) et (c), chaque itération comprenant une étape de calcul C-MOD d’un modèle numérique modifié MOD-R’ à partir d’un modèle numérique modifié antérieur MOD-R’, fourni en tant que donnée d’entrée D1004 à ladite étape (d), de manière à minimiser les valeurs des résidus RES jusqu’à ce qu’elles soient sous une valeur seuil σ préalablement définie (à chaque itération S1004 l’étape de calcul C-MOD fournit en donnée de sortie D1004 un modèle numérique qui est utilisé rétroactivement comme donnée d’entrée de l’étape S1002), le modèle numérique modifié MOD-R’ correspondant alors à la donnée de sortie O1001.
Claims (17)
- Méthode (1000), mise en œuvre par ordinateur, de détermination de la géométrie tridimensionnelle d’un vitrage transparent à base d’un verre minéral, ladite méthode utilisant en données d’entrée (I1001, I1002):
- un modèle numérique de référence (MOD-R) de la géométrie tridimensionnelle du vitrage, et
- au moins deux images numériques (IM-1, IM-2) d’un motif lumineux aléatoire projeté sur la surface du vitrage, lesdites images représentant ledit motif selon deux angles d’observation différents par rapport à une normale à la surface du vitrage;
ladite méthode fournissant, en donnée de sortie (O1001), un modèle numérique (MOD-R’) de la géométrie tridimensionnelle dudit vitrage;
ladite méthode comprenant :
(a) une étape (S1001) d’ancrage (ANCR) du modèle numérique de référence (MOD-R) sur l’une des images numériques (IM-1, IM-2) à l’aide d’au moins trois points d’ancrage;
(b) une étape (S1002) de calcul, à partir du modèle numérique de référence (MOD-R) de deux images numériques virtuelles (IM-V1, IM-V2) du vitrage selon les deux mêmes angles d’observation que ceux des deux images numériques (IM-1, IM-2) fournies en données d’entrée (I1002) ;
(c) une étape (S1003) de calcul des résidus (C-RES) correspondant aux différences entre les images virtuelles obtenues à l’étape (b) et les images numériques (IM-1, IM-2) fournies en données d’entrée (I1002);
(d) une étape d’itération (S1004) des étapes (b) et (c), chaque itération comprenant une étape de calcul (C-MOD) d’un modèle numérique modifié (MOD-R’) à partir d’un modèle numérique modifié antérieur (MOD-R’), fourni en tant que donnée d’entrée (D1004) à ladite étape (d), de manière à minimiser les valeurs des résidus (RES) jusqu’à ce qu’elles soient sous une valeur seuil σ préalablement définie, le modèle numérique modifié (MOD-R’) correspondant alors à la donnée de sortie (O1001) . - Méthode selon la revendication 1, tel que le motif lumineux (2003) est formé de points lumineux répartis aléatoirement sur la surface du vitrage (2001) et présente une distribution aléatoire en taille et en densité lumineuse.
- Programme d’ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes de la méthode selon l’une quelconque des revendications 1 à 2.
- Support d'enregistrement déchiffrable par ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes de la méthode selon l’une quelconque des revendications 1 à 2.
- Procédé (2000, 3000) de mesure de la géométrie tridimensionnelle d’un vitrage (2001) transparent à base de verre minéral, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
(a) la projection (2002, 3001) d’un motif lumineux aléatoire (2003) sur la surface du vitrage (2001) ;
(b) l’acquisition simultanée et indépendante d’au moins deux images (IM-1, IM-2) numériques dudit motif (2003) par deux dispositifs optiques numériques (2004a, 2004b) orientés selon deux angles d’acquisition différents par rapport à une normale (N) du vitrage (2001) ;
(c) la détermination de la géométrie tridimensionnelle du vitrage (2001) à l’aide d’une méthode, mise en œuvre par ordinateur (2005), de détermination de la géométrie tridimensionnelle d’un vitrage (2001) transparent à base d’un verre minéral selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, et dans laquelle les images numériques acquises (IM-1, IM-2) à l’étape (b) sont fournies en données d’entrée (I1001, I1002). - Procédé selon la revendication 5, tel que le motif lumineux (2003) est formé de points lumineux répartis aléatoirement sur la surface du vitrage (2001) et présente une distribution aléatoire en taille et en densité lumineuse.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 5 à 6, tel que le vitrage (2001) a une température telle que la longueur d’onde correspondant au maximum de sa radiance est comprise entre 2 µm et 6 µm.
- Procédé selon la revendication 7, tel que le vitrage (2001) est à base de verre minéral silico-sodocalcique et la température du vitrage est comprise entre 300°C et 1000°C, en particulier entre 400°C et 650°C.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 5 à 8, tel que les dispositifs optiques numériques (2004a, 2004b) sont munis de filtres à densité neutre, la densité étant comprise entre 2 et 400, de préférence entre 8 et 64.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 5 à 9, tel que la projection (2002, 3001) du motif lumineux (2003) et l’acquisition des images sont réalisés dans un domaine de longueurs d’onde du spectre électromagnétique compris entre 435 nm et 530 nm, en particulier entre 465 nm et 490 nm.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 5 à 10, tel qu’il comprend en outre, avant l’étape (a), une étape de dispersion d’une matière pulvérulente, et la projection (2002, 3001) du motif lumineux aléatoire (2003) à l’étape (a) est réalisée par un éclairage en lumière visible d’une matière pulvérulente dispersée sur la surface du vitrage.
- Procédé selon la revendication 11, tel que l’éclairage est réalisé en transmission.
- Procédé selon la revendication 11, tel que l’éclairage est réalisé en réflexion selon un angle de projection compris entre 35° et 55°, en particulier entre 40° et 50°, de préférence avec un angle de projection de 45°, par rapport à une normale à une surface du vitrage.
- Procédé selon l’un quelconque des revendications 5 à 8, tel que l’éclairage est réalisé dans un domaine de longueurs d’onde du spectre électromagnétique compris entre 435 nm et 530 nm.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 5 à 14, tel qu’un arrière-plan absorbant (2006) du spectre visible est placé derrière le vitrage du côté opposé à celui de dispositifs optiques numériques.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 5 à 15, tel que le vitrage est un vitrage incurvé.
- Système (2000,3000) pour la mise en œuvre d’un procédé selon l’une quelconque des revendications 5 à 16, ledit système comprenant:
- un projecteur (2002, 3002) configuré pour projeter un motif lumineux aléatoire (2003) sur un vitrage (2001) à base de verre minéral transparent;
- aux moins deux dispositifs optiques numériques (2004a, 2004b) orientés selon deux angles d’acquisition différents par rapport à une normale (N) à la surface du vitrage, configurés pour l’acquisition simultanée et indépendante d’au moins deux images numériques (IM-1, IM-2) du motif lumineux aléatoire (2003);
- une unité de traitement 2005 de données pour la détermination de la géométrie tridimensionnelle d’un vitrage (2001) à base d’un verre minéral transparent, ladite unité de traitement (2005) utilisant, en données d’entrée (I1001, I1102), un modèle numérique de référence (MOD-R) de la géométrie tridimensionnelle du vitrage, et les images numériques (IM-1, IM-2) acquises par les dispositifs optiques numériques (2004a, 2004b), et fournissant, en donnée de sortie (O1001), un modèle numérique (MOD-R’) de la géométrie tridimensionnelle du vitrage (2001);
ladite unité de traitement de données comprenant des moyens pour la mise en œuvre d’une méthode (1000) comprenant des étapes suivantes:
(a) une étape (S1001) d’ancrage (ANCR) du modèle numérique de référence MOD-R sur l’une des images numériques (IM-1, IM-2) à l’aide d’au moins trois points d’ancrage;
(b) une étape (S1002) de calcul, à partir du modèle numérique de référence MOD-R de deux images numériques virtuelles (IM-V1, IM-V2) du vitrage selon les deux mêmes angles d’observation que ceux des deux images numériques (IM-1, IM-2) fournies en données d’entrée (I1002) ;
(c) une étape (S1003) de calcul des résidus (C-RES) correspondant aux différences entre les images virtuelles obtenues à l’étape (b) et les images numériques (IM-1, IM-2) fournies en données d’entrée (I1002) ;
(d) une étape d’itération (S1004) des étapes (b) et (c), chaque itération comprenant une étape de calcul (C-MOD) d’un modèle numérique modifié (MOD-R’) à partir d’un modèle numérique modifié antérieur (MOD-R’), fourni en tant que donnée d’entrée (D1004) à ladite étape (d), de manière à minimiser les valeurs des résidus (RES) jusqu’à ce qu’elles soient sous une valeur seuil σ préalablement définie, le modèle numérique modifié (MOD-R’) correspondant alors à la donnée de sortie (O1001).
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